JP4159187B2 - Carrier synchronous demodulator for PSK signal - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は非接触ICカード(以降では、「PICC (Proximity IC Card)」と称す)に関し、特にPICCへのデータの書き込みとPICCからのデータの読み込みとを行うPICCリード/ライト装置(PICC−R/W)においてPICCからのPSK信号を受信するためのキャリア同期型復調装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
PICCの諸規格はISO(International Organization for Standardization)/IEC(International Electrotechnical Commission) 14443に規定されており、ここでは本願発明との関連から上記PICC−R/W等の非接触結合装置(以降、「PCD (Proximity Coupling Device)」と称す)とPICCとの間の電力及び双方向通信を提供するフィールドの性質と特性とを規定したPICC通信インタフェースのタイプBについて簡単に説明する。
【0003】
(1)PCDからPICCへの電力の移送
RF (Radio Frequency) 動作フイールド内でPICCに有効な電力を供給するため、PCDからPICCへキャリア(fc=13.56MHz)が送出される。PICCでは受信したキャリアを整流し、内部回路の動作に必要な電源を作成する。
【0004】
(2)PCDからPICCへの通信
PCDは、データビット速度106Kbps(fc/128)で前記キャリアの振幅値を10%ASK (Amplitude Shift Keying) 変調することにより、PICCへデータを送信する。
【0005】
(3)PICCからPCDへの通信
PICCは、前記キャリアの受信負荷をキャリア周波数の16分の1の周波数(fs=fc/16)で負荷変調することによりサブキャリア(fs=847KHz)を生成し、そのサブキャリアの位相をデータビット速度106Kbps(fc/128)でBPSK (Binary Phase Shift Keying) 変調することにより、PCDへデータを送信する。
【0006】
図1は、PICCの構成概要の一例を示したものである。
図1の例では、カード本体10の内部にCPU部11及びRF部12を構成する2つのチップが組み込まれており、またカード本体10の周囲にはコイル状に巻かれたアンテナ(AT)13が配置されている。CPU部11はいわゆるワンチップタイプのコンピュータで構成され、そこにはCPU(中央演算処理装置)、メモリROM、RAM、及びEEPROM、そして入出力インターフェイス(I/O)等が含まれる。
【0007】
図2には、PCDとPICCとの間の通信インタフェースの一構成例を示している。
上記(2)で述べたPCDからPICCへの通信では、PCDの変調部(MOD)20によりキャリア(fc=13.56MHz)の振幅値を10%ASK変調した信号が出力アンプ22、23及びアンテナ24を解してPICCへ送信される。
【0008】
一方、上記(3)で述べたPICCからPCDへの通信では、図1のRF部12の一部を構成するPICCの変調部(MOD)28からの制御によってRF信号の受信負荷26が可変され、その負荷変調(結果的にAM (Amplitude Modulation) 変調となる)によって生成されるサブキャリア(fs=847KHz)にさらに2値の位相情報(0度又は180度)を与えるBPSK変調が行われる。
【0009】
その変調された信号はアンテナ25(図1の13)を解してPCDへ送信される。実際には、図2に示すようにPCDが出力するキャリアで前記負荷変調(BPSK変調を含む)されたものを、PCD自身がその検波部(DET)21で検出することになる。
【0010】
図3は、従来の復調装置の一例を示したものである。
復調装置30は図2の検波部21の後段に置かれ、PSK変調されたサブキャリア信号(fs=847KHz)であって検波部21でデジタル値(2値)に波形成形された受信信号が入力される。復調装置30では、受信サブキャリアを再生するため先ずその受信信号を初段の2逓倍器31で2逓倍する。
【0011】
次に、位相比較器32、ローパスフィルタ(LPF)33、及び電圧制御発振器(VCO)34から成るPLL (Phase lock Loop) 回路により、装置内部で発生したサブキャリアの倍周期信号を前記2逓倍信号と同期させ、それをさらに1/2分周期器35によって分周する。その結果、受信サブキャリアと位相が同期した復調用クロックが生成される。
【0012】
そして、前記装置内サブキャリア信号の立ち上がり又は立下りのエッジ信号で受信信号をサンプリングすることで、1ビット幅が8サブキャリア周期からなるBPSK変調されたデータ信号(データビット速度106Kbps)が復調される。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
図4には、前記サンプリングによる復調動作の一例を示している。
図4の(a)は正常な受信の場合を示しており、受信PSK信号の各1ビット幅を構成する8個のサブキャリアはそれぞれ正しい論理レベルでサンプリングされる。一方、図4の(b)は外来ノイズの影響を受けた場合を示しており、前記ノイズによって受信PSK信号のレベルが変動し、その結果誤って波形成形された受信信号(コンパレータ出力)がサンプリングされる。本例では、論理「0」のデータビットに余計な波形割れが生じ、それによって誤受信又はそれによる装置誤動作等が生じる。
【0014】
このように、従来の復調装置は、空間のノイズによる影響を受けた時に復調信号に波形割れが生じ安くノイズ耐性が弱いという問題があった。また、図4の装置構成からも明らかなように、受信PSK信号に位相遅延等が生じるとPLLの追従時間との関係もあってVCO出力による復調に失敗する場合が生じ、その結果誤った符合を出力するという問題があった。この位相遅れは定常的に発生するため、それを回路的に補償するには位相補償回路が必要となり、装置コストの低減や装置小型化等の諸要求を満足できないという問題もあった。
【0015】
そこで本発明の目的は、上記種々の問題に鑑み、PICCにおけるPSK信号の復調装置の場合にはPCD側が出力するキャリア信号に受信サブキャリア信号が同期していることに着目し、従来のPLL回路を使用せず自らのキャリ信号に同期した信号によってサンプリングを行い、さらに安定した復調を保証するためサンプリング開始点の検出及びサンプリング結果の多数決判断を行うPSK信号のキャリア同期型復調装置を提供することにある。
【0016】
また本発明の目的は、前記サンプリング開始点の検出処理を適宜実行することにより、データ間隔が不定の連続した受信データを安定して受信可能なPSK信号のキャリア同期型復調装置を提供することにある。
【0017】
さらに本発明の目的は、従来のPLL回路を不要とすることで、非接触型ICカードの様々な分野に適用可能な低コスト、小型化等の諸要求を満足させたキャリア同期型復調装置を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、送出したキャリア信号に同期して重畳されるサブキャリアのPSK変調信号を受信し復調するPSK信号のキャリア同期型復調装置であって、所定期間連続する前記サブキャリアの検出を行うサブキャリア検出手段と、
前記サブキャリアの検出後、そのサブキャリアの位相変化点を検出する位相変化点検出手段と、前記位相変化点の検出時点をデータ受信のための同期開始点とし、その時点を起点に前記送出したキャリア信号に同期する装置内部のクロックを用いて所定フォーマットのデータの受信制御を行うデータ受信制御手段と、で構成するPSK信号のキャリア同期型復調装置が提供される。
【0019】
前記装置は、さらにデータ受信中に、各受信データビットの論理値を与える複数のサブキャリアサンプリング値について論理値「0」と「1」の多数決判定を行い、数の多い論理値「0」又は「1」をその受信データビットの論理値と判定する多数決判定手段を有する。
【0020】
前記多数決判定手段は、多数決判断において前記論理値「0」と「1」との数が互いに等しい場合は受信エラー情報を出力し、又は多数決判断において前記論理値「0」と「1」との数の比較比率を求めその比率が所定範囲の時に受信エラー情報を出力する。
【0021】
前記装置は、さらに前記所定フォーマットからなる1つのデータフレームの受信終了直後に次ぎのデータフレームの受信開始を判定する受信終了直後判定手段を有し、次ぎのデータフレームの受信開始を検出できない場合は直ちに前記位相変化点検出手段がサブキャリアの位相変化点の検出を開始する。
【0022】
前記所定フォーマットのデータは、調歩同期式のデータであり、前記受信終了直後判定手段はデータフレームの終了を示すストップビット直後の所定数のサブキャリアサンプリング値が前記ストップビットと同じ論理値の場合に次ぎのデータフレームの受信開始を検出できないと判定する。
【0023】
【発明の実施の形態】
図5は、本発明によるPSK信号のキャリア同期型復調装置の基本構成を示したものである。また、図6〜11には、図5における主要な各部の動作説明を示している。
前述したように本復調装置は従来のPLL回路を使用しない。本装置から出力されるキャリア信号周波数(fc=13.56MHz)は本装置の内部クロックによって生成されるため、本装置の内部クロックによる動作はキャリア信号と同期している。一方、PICCはサブキャリ(fs=fc/16=847KHz)を出力するが、そのサブキャリはキャリア信号に同期して出力される。
【0024】
従って、サブキャリに重畳されたPSK信号の位相変化点、特にスタートビットさえ正しく検出できれば、以降のデータ受信における正確なサンプリング点が保証される。さらに、前記信号同期とは関連性のないデータ受信中における空間ノイズ等については、1ビット幅内でサンプリングされるN(N:整数)個のPSK信号の多数決判断を行うことによってデータ受信中のノイズ耐性を強化している。以降、これらの動作について実施例を参照しながら詳述する。
【0025】
なお、以降で説明する各回路例は本発明動作や具体的な回路規模を例示するためのものであり、実際の回路構築においてはプログラマブルなデバイスやそのためのソフトウェア等を使って論理設計が行われる。
【0026】
図5においてPSK同期化回路41は、検波部21で論理レベルに変換されたPSK信号(図3の受信信号を参照)をさらに装置の内部クロックに同期したPSK信号に成形する。図6の(a)にはPSK同期化回路41の一構成例を示しており、2段のDタイプ−フリップフロップ回路51及び52を使ったサンプリングによって受信信号は内部クロックに同期した受信信号に変換される。これにより、空間伝播や検波部21の回路等による位相変動が補償される。
【0027】
サブキャリア検出回路43は、ステート制御回路47の制御の下でPICCがRFフィールド内にあって起動されているか否かをサブキャリの有無によって検出する。ステート制御回路47はこの最初の状態を図6の(b)(iii )に示すようにSeekSubCarrier状態と認識する。そして、サブキャリア検出回路43がPICCからのPSK信号を所定期間(本例ではPSK信号128個に相当する150μsec の期間)連続して正しく受信すると、PICCとの間でキャリア同期が確立したと判断してサブキャリア検出信号をステート制御回路47へ通知する。
【0028】
これにより、ステート制御回路47はSeekSubCarrier状態からSubCarrierFIND状態へと遷移させる。なお、ステート制御回路47は、一般のフリップフロップ回路等を含む順序回路で構成してもよいし、またマイクロプロセッサのファームウェア又はソフトウェアとして構成することもできる。
【0029】
SubCarrierFIND状態になると、スタートビット検出回路44がスタートビットの検出動作を開始する。スタートビット検出回路44は、SubCarrierFIND状態においてPSK信号の位相の変化を監視し、位相変化を検出するとそれをステート制御回路47へ通知する。ステート制御回路47は、前記通知によりSubCarrierFIND状態からNRZStart状態へと遷移させる。
【0030】
同時に、スタートビット検出回路44による位相変化の検出信号(同期開始点信号)がサンプリング同期信号生成回路42に与えられる。図7にはサンプリング同期信号生成回路42の一構成例を示している。本例では、内部クロックによって動作するカウンタ61が前記同期開始点信号によってリセットされる。
【0031】
その結果、カウンタ61は同期開始点信号入力時を起点としてカウントを再開し、次段のデコーダ62によって同期開始点信号入力時を基準に1ビット幅(例えばサブキャリア8周期分)のビット同期信号や調歩同期のスタートビット〜ストップビットに至るフレーム同期信号等が作成される。
前記サンプリング同期信号生成回路42からのクロックを用いてNRZ信号生成回路48は、受信したPSK信号を前記所定フォーマットのNRZ受信データとして出力する。
【0032】
図8には、SubCarrierFIND状態からNRZStart状態へ遷移する場合のPSK信号受信タイミングチャートの一例を示している。スタートビット検出回路44がSubCarrierFIND状態で最初の位相変化点を検出するとそれを同期開始点として回路状態はNRZStart状態へ遷移する(iii)。図7の(a)で説明したように、前記同期開始点を基準に作成されたビット同期信号やフレーム同期信号等を用いて受信PSK信号のフレームの組み立てが行われる。
【0033】
本発明ではさらに多数決判定回路45(図5)により、図8の(iv)及び(v )に示すようにNRZStart状態以降の受信PSK信号を対象に、各1ビット幅内に含まれるPSK信号サンプリングデータの「0」状態の和と「1」状態の和との間で多数決が判定される。図8の例では、先ず同期開始点から8個までのPSK信号で構成されるスタートビットの多数決判定が行われ、スタートビットは論理値「0」であるからLow状態カウント値が「8」でHi状態カウント値は「0」となる。
【0034】
この場合、「Low状態カウント値>Hi状態カウント値」であるからLow状態カウント値側が選択され、1ビット幅内の最後のPSK信号(8番目)のサンプリング後にスタートビット値「0」が出力される。以降、後続の各受信ビットに対して同様の多数決判定処理が行われる。図7の(b)には、多数決判定回路45の簡易な一構成例を示している。受信データはPSK信号のサンプリング値「0」をカウントするカウンタ63及びPSK信号のサンプリング値「1」をカウントするカウンタ64にそれぞれ与えられ、比較器65はカウント値が多い側の「0」値又は「1」値を出力する。
【0035】
最終段のラッチ回路66はビット同期クロックによりラッチ動作を行ない、その結果受信ビット単位で「0」又は「1」の多数決出力が得られる。なお本例では、2つのカウンタ値の大小比較のみを行う構成例を示したが、さらに例えば「0」状態と「1」状態の回数が同じ時は判定不能とし、NRZ信号は前状態を維持しながらエラー通知信号を出力するよう簡易なデコーダ回路等を付加してもよい。
【0036】
また、単純な大小比較に代えて「0」:「1」がN:M(N、M;整数)以上なら「0」、それ以下なら「1」というように所定の比率に基づく判断を行うように構成してもよい。なお、上記カウンタ63及び64に代えて、「0」値や「1」値の数だけそれぞれシフトするシフトレジスタ等で構成することも可能である。
【0037】
図8には前述した多数決判定回路45がノイズ等に対してどのように機能するかの一例も示されている。本例では、スタートビットに続く第2ビット目の受信中に、外部からのノイズにより正しくは「1」値となるべき8個のPSK信号のサンプリング値がその4番目及び7番目の信号で「0」値になっている。これまでの説明から明らかなように、多数決判定回路45は「0」のカウント値「2」<「1」のカウント値「6」より第2ビット目を「1」と正しく出力する。このように、本願発明構成ではノイズ耐性を従来と比較して格段に向上させており、ノイズ等による装置誤動作を顕著に低減させている。
【0038】
図9には、ステート制御回路47における受信状態遷移の一例を示している。また、図10及び11にはストップビット受信処理のタイミングチャートの一例を示している。
図9は、主にこれから説明する本発明のストップビット受信処理の説明のために示してある。従って、これまで述べたSeekSubCarrier状態(S71)→SubCarrierFIND状態(S72)→NRZStart状態(S73)の各状態間の遷移については更に説明しない。
【0039】
本発明によれば、図5に示すストップビット直後判定回路46が、NRZStart状態(S73)において論理値「1」のストップビットの受信終了時点で次ぎのビット値、正確には次ぎのビットの開始点直後の最初のPSK信号のサンプリング値を判断し、その値が「0」の場合は次ぎのフレーム受信が開始されたと判断して現在のNRZStart状態(S73)を維持する。
【0040】
一方、そのサンプリング値が「1」の状態を継続している場合には次ぎのフレーム受信までに不定の期間が存在すると判断し、その旨をステート制御回路47に通知する。それにより、ステート制御回路47は受信状態をSubCarrierFIND状態(S72)へ遷移させる。その結果、これまでに述べた同期開始点の検出動作が再開され、不定期間後に到来する次ぎのフレームに対して直ちに同期可能となりその受信動作が開始される。
【0041】
図10は、ストップビットが1ビット幅の場合の受信タイムチャートの一例を示している。
図10の(iv)〜(vi)に示すように、論理値「1」のストップビット(Low状態カウント値「0」、Hi状態カウント値「8」)を受信した後にストップビット直後判定回路46がスタートビットの判断を行い、本例のように論理値「0」のスタートビット(Low状態カウント値「8」、Hi状態カウント値「0」)が続く場合は回路状態(iii )がNRZStart状態に維持される。これにより、連続するフレームの受信が可能となる。
【0042】
一方、図11には、ストップビットが1ビット幅以上の場合における受信タイムチャート例を示している。
本例では論理値「1」のストップビット(Low状態カウント値「0」、Hi状態カウント値「8」)を受信した後に同じ論理値「1」をもつ3個のPSK信号のサンプリング値(Low状態カウント値「0」、Hi状態カウント値「8」)が続いている。この場合、ストップビット直後判定回路46は前記3個の最初のサンプリング結果により、フレーム受信の終了又は中断をステート制御回路47に通知する。
【0043】
回路状態(iii )に示すようにステート制御回路47は直ちに受信状態をSubCarrierFIND状態へ遷移させ、これによりスタートビット検出回路44が動作を開始する。その結果、前記3個のPSK信号のサンプリング値の直後に開始するスタートビットの同期開始点が検出されると、これまで述べたようにサンプリング同期信号生成回路42が初期化(リセット)されて新たな受信フレームに直ちに同期する。
【0044】
またステート制御回路47は受信状態をSubCarrierFIND状態からNRZStart状態へ遷移させることでその受信動作が開始される。これにより、受信するフレーム間の期間が不定の場合にも正確な受信動作を行うことができる。なお、上記実施例ではストップビット受信直後の1個のPSK信号のサンプリング値により受信状態の判断を行っているが、ノイズ等の影響を考慮してその判断に複数ビットを用いるように構成してもよい。
【0045】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、従来のPLL回路を使用せず自らのキャリ信号に同期した信号によってサンプリングを行い、さらにノイズの影響を回避し安定した復調を行うためサンプリング開始点の検出及びサンプリング結果の多数決判断を行うため、非接触型ICカードの様々な分野に適用する際に必要とされる、ノイズ耐性の強化、低コスト、小型化等の諸要求を満足したキャリア同期型復調装置が提供可能となる。
【0046】
また本発明によれば、前記サンプリング開始点の検出処理を適宜実行することにより、データ間隔が不定の連続した受信データを安定して受信可能なPSK信号のキャリア同期型復調装置が提供可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】PICCの構成概要の一例を示したものである。
【図2】PCDとPICCとの間の通信インタフェースの一構成例を示した図である。
【図3】従来の復調装置の一例を示した図である。
【図4】図3のサンプリングによる復調動作の一例を示した図である。
【図5】本発明によるPSK信号のキャリア同期型復調装置の基本構成を示した図である。
【図6】PSK同期化/サブキャリア検出の一例を示した図である。
【図7】サンプリング同期信号生成/多数決判定回路の一構成例を示した図である。
【図8】スタートビット検出/多数決判定タイムチャートの一例を示した図である。
【図9】ステート制御回路の受信状態遷移例を示した図である。
【図10】ストップビットが1ビット幅のデータ受信タイムチャートの一例を示した図である。
【図11】ストップビットが1ビット幅以上のデータ受信タイムチャートの一例を示した図である。
【符号の説明】
10…非接触ICカード
11…CPU部
12…RF部
13、24、25…アンテナ
20、28…変調部
21、27…検波部
30、40…復調装置
31…2逓倍器
32…位相比較器
33…ローパスフィルタ
34…電圧制御発振器
35…1/2分周器
41…PSK同期化回路
42…サンプリング同期信号発生回路
43…サブキャリア検出回路
44…スタートビット検出回路
45…多数決判定回路
46…ストップビット直後判定回路
47…ステート制御回路
48…NRZ生成回路
51、52…Dタイプ−フリップフロップ回路
61、63、64…カウンタ
62…デコーダ
65…比較器
66…ラッチ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a contactless IC card (hereinafter referred to as “PICC (Proximity IC Card)”), and in particular, a PICC read / write device (PICC-R) for writing data into the PICC and reading data from the PICC. / W) relates to a carrier synchronous demodulator for receiving a PSK signal from a PICC.
[0002]
[Prior art]
The standards of PICC are defined in ISO (International Organization for Standardization) / IEC (International Electrotechnical Commission) 14443. Here, non-contact coupling devices such as the above PICC-R / W (hereinafter referred to as “ A type B of the PICC communication interface that defines the power and bidirectional nature of the field between the PICC (Proximity Coupling Device) and the PICC and the characteristics thereof will be briefly described.
[0003]
(1) Power transfer from PCD to PICC RF (Radio Frequency) A carrier (fc = 13.56 MHz) is sent from the PCD to the PICC in order to supply effective power to the PICC within the operation field. PICC rectifies the received carrier and creates a power supply necessary for the operation of the internal circuit.
[0004]
(2) Communication from PCD to PICC The PCD transmits data to the PICC by modulating the amplitude value of the carrier by 10% ASK (Amplitude Shift Keying) at a data bit rate of 106 Kbps (fc / 128).
[0005]
(3) PICC communication from the PICC to the PCD The PICC generates a subcarrier (fs = 847 KHz) by load-modulating the reception load of the carrier with a
[0006]
FIG. 1 shows an example of the configuration outline of the PICC.
In the example of FIG. 1, two chips constituting the
[0007]
FIG. 2 shows a configuration example of a communication interface between the PCD and the PICC.
In the communication from the PCD to the PICC described in the above (2), the signal obtained by modulating the amplitude value of the carrier (fc = 13.56 MHz) by 10% ASK by the modulation unit (MOD) 20 of the PCD is output by the
[0008]
On the other hand, in the communication from the PICC to the PCD described in the above (3), the
[0009]
The modulated signal is transmitted to the PCD through the antenna 25 (13 in FIG. 1). In practice, as shown in FIG. 2, the PCD itself detects the carrier modulated by the PCD and subjected to the load modulation (including BPSK modulation) by its detection unit (DET) 21.
[0010]
FIG. 3 shows an example of a conventional demodulator.
The
[0011]
Next, by a PLL (Phase lock Loop) circuit comprising a
[0012]
The received signal is sampled with the rising or falling edge signal of the in-device subcarrier signal, thereby demodulating a BPSK-modulated data signal (data bit rate 106 Kbps) having a 1-bit width of 8 subcarrier periods. The
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 4 shows an example of the demodulation operation by the sampling.
FIG. 4A shows the case of normal reception, and the 8 subcarriers constituting each 1-bit width of the received PSK signal are each sampled at a correct logic level. On the other hand, (b) of FIG. 4 shows the case where the influence of the external noise is exerted. The level of the received PSK signal fluctuates due to the noise, and as a result, the received signal (comparator output) that has been waveform-shaped incorrectly is sampled. Is done. In this example, an extra waveform crack occurs in the data bit of logic “0”, thereby causing erroneous reception or device malfunction due to the erroneous reception.
[0014]
As described above, the conventional demodulator has a problem that when it is affected by the noise of the space, the demodulated signal is broken in waveform and is low in noise resistance. Further, as apparent from the apparatus configuration of FIG. 4, if a phase delay or the like occurs in the received PSK signal, there is a case where the demodulation by the VCO output fails due to the relationship with the follow-up time of the PLL. There was a problem of outputting. Since this phase lag occurs constantly, a phase compensation circuit is required to compensate for it in a circuit, and there is a problem that various requirements such as reduction in device cost and size reduction cannot be satisfied.
[0015]
In view of the above-described various problems, the object of the present invention is to focus on the fact that the received subcarrier signal is synchronized with the carrier signal output from the PCD side in the case of the PSK signal demodulator in PICC. To provide a carrier synchronous demodulator for a PSK signal that performs sampling using a signal that is synchronized with its own carry signal without using a signal, and detects the sampling start point and determines the majority of the sampling results in order to ensure stable demodulation. It is in.
[0016]
Another object of the present invention is to provide a carrier synchronous demodulator for a PSK signal capable of stably receiving continuous reception data with an indefinite data interval by appropriately executing the sampling start point detection process. is there.
[0017]
Furthermore, an object of the present invention is to provide a carrier synchronous demodulator that satisfies various requirements such as low cost and downsizing applicable to various fields of non-contact type IC cards by eliminating the need for a conventional PLL circuit. It is to provide.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, there is provided a carrier synchronous demodulator for a PSK signal that receives and demodulates a PSK modulated signal of a subcarrier superimposed in synchronization with a transmitted carrier signal, and detects the subcarrier that is continuous for a predetermined period. Subcarrier detection means to perform,
After the detection of the subcarrier, phase change point detection means for detecting the phase change point of the subcarrier, and the detection time of the phase change point is set as a synchronization start point for data reception, and the transmission is started from that time as the starting point. There is provided a carrier synchronous demodulator for a PSK signal composed of data reception control means for controlling reception of data of a predetermined format using a clock inside the apparatus synchronized with a carrier signal.
[0019]
The apparatus further performs a majority decision of logical values “0” and “1” for a plurality of subcarrier sampling values giving a logical value of each received data bit during data reception, and has a large logical value “0” or Majority determination means for determining “1” as the logical value of the received data bit is provided.
[0020]
The majority decision judging means outputs reception error information when the numbers of the logical values “0” and “1” are equal to each other in the majority decision, or the logical values “0” and “1” in the majority decision. A comparison ratio of numbers is obtained, and reception error information is output when the ratio is within a predetermined range.
[0021]
The apparatus further includes a determination unit immediately after the end of reception for determining the start of reception of the next data frame immediately after the end of reception of one data frame having the predetermined format, and when the start of reception of the next data frame cannot be detected. Immediately, the phase change point detection means starts detecting the phase change point of the subcarrier.
[0022]
The data in the predetermined format is asynchronous data, and the determination unit immediately after the end of reception is when the predetermined number of subcarrier sampling values immediately after the stop bit indicating the end of the data frame have the same logical value as the stop bit. It is determined that the reception start of the next data frame cannot be detected.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 5 shows the basic configuration of a carrier synchronous demodulator for PSK signals according to the present invention. 6 to 11 show the operation of each major part in FIG.
As described above, this demodulator does not use a conventional PLL circuit. Since the carrier signal frequency (fc = 13.56 MHz) output from the apparatus is generated by the internal clock of the apparatus, the operation by the internal clock of the apparatus is synchronized with the carrier signal. On the other hand, the PICC outputs a subcarrier (fs = fc / 16 = 847 KHz), but the subcarrier is output in synchronization with the carrier signal.
[0024]
Therefore, if even the phase change point of the PSK signal superimposed on the subcarrier, particularly the start bit, can be detected correctly, an accurate sampling point in subsequent data reception is guaranteed. Further, for spatial noise and the like during data reception not related to the signal synchronization, the majority of N (N: integer) PSK signals sampled within 1 bit width is determined to determine whether data is being received. Noise immunity is enhanced. Hereinafter, these operations will be described in detail with reference to examples.
[0025]
Each circuit example described below is for exemplifying the operation of the present invention and a specific circuit scale. In actual circuit construction, a logic design is performed using a programmable device, software for the device, and the like. .
[0026]
In FIG. 5, the PSK synchronization circuit 41 further shapes the PSK signal (see the received signal in FIG. 3) converted to the logic level by the
[0027]
The
[0028]
As a result, the
[0029]
When in the SubCarrier FIND state, the start
[0030]
At the same time, a phase change detection signal (synchronization start point signal) from the start
[0031]
As a result, the
Using the clock from the sampling synchronization
[0032]
FIG. 8 shows an example of a PSK signal reception timing chart when transitioning from the SubCarrierFIND state to the NRZStart state. When the start
[0033]
In the present invention, the majority decision judging circuit 45 (FIG. 5) uses the PSK signal sampling included in each 1-bit width for the received PSK signal after the NRZStart state as shown in (iv) and (v) of FIG. A majority vote is determined between the sum of the “0” state and the “1” state of the data. In the example of FIG. 8, first, a majority decision of the start bit composed of 8 PSK signals from the synchronization start point is performed. Since the start bit has the logical value “0”, the Low state count value is “8”. The Hi state count value is “0”.
[0034]
In this case, since “Low state count value> Hi state count value”, the Low state count value side is selected, and the start bit value “0” is output after sampling of the last PSK signal (8th) within 1 bit width. The Thereafter, a similar majority decision process is performed for each subsequent received bit. FIG. 7B shows a simple configuration example of the
[0035]
The
[0036]
Also, instead of simple size comparison, a determination is made based on a predetermined ratio such as “0” if “0”: “1” is greater than or equal to N: M (N, M; integer), “1” otherwise. You may comprise as follows. Instead of the
[0037]
FIG. 8 also shows an example of how the above-described
[0038]
FIG. 9 shows an example of reception state transition in the
FIG. 9 is mainly shown for explaining the stop bit reception processing of the present invention to be described. Therefore, the transition between the respective states of the SeekSubCarrier state (S71) → SubCarrierFIND state (S72) → NRZStart state (S73) described so far will not be further described.
[0039]
According to the present invention, the
[0040]
On the other hand, if the sampling value continues to be “1”, it is determined that there is an indefinite period until the next frame is received, and the
[0041]
FIG. 10 shows an example of a reception time chart when the stop bit is 1 bit wide.
As shown in (iv) to (vi) of FIG. 10, after receiving a stop bit having a logical value “1” (Low state count value “0”, Hi state count value “8”), a
[0042]
On the other hand, FIG. 11 shows an example of a reception time chart when the stop bit is 1 bit wide or more.
In this example, after receiving stop bits (Low state count value “0”, Hi state count value “8”) of logical value “1”, sampling values (Low) of three PSK signals having the same logical value “1” are received. State count value “0”, Hi state count value “8”). In this case, the
[0043]
As shown in the circuit state (iii), the
[0044]
The
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, sampling is performed using a signal synchronized with its own carry signal without using a conventional PLL circuit, and further, the influence of noise is avoided and stable demodulation is performed to avoid sampling. Carrier-synchronous type that satisfies various requirements such as enhanced noise resistance, low cost, downsizing, etc. required for application to various fields of non-contact type IC cards to perform majority decision of detection and sampling results A demodulator can be provided.
[0046]
In addition, according to the present invention, it is possible to provide a carrier synchronous demodulator for a PSK signal that can stably receive continuous received data with an indefinite data interval by appropriately executing the sampling start point detection process. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an example of a configuration outline of a PICC.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a communication interface between a PCD and a PICC.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a conventional demodulator.
4 is a diagram showing an example of a demodulation operation by sampling in FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a basic configuration of a PSK signal carrier synchronization demodulator according to the present invention.
FIG. 6 shows an example of PSK synchronization / subcarrier detection.
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of a sampling synchronization signal generation / majority determination circuit.
FIG. 8 is a diagram showing an example of a start bit detection / majority determination time chart.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a reception state transition of the state control circuit.
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a data reception time chart in which a stop bit has a 1-bit width.
FIG. 11 is a diagram showing an example of a data reception time chart in which a stop bit has a width of 1 bit or more.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (10)
所定期間連続する前記サブキャリアの検出を行うサブキャリア検出手段と、
前記サブキャリアの検出後、そのサブキャリアの位相変化点を検出する位相変化点検出手段と、
前記位相変化点の検出時点をデータ受信のための同期開始点とし、その時点を起点に前記送出したキャリア信号に同期する装置内部のクロックを用いて所定フォーマットのデータの受信制御を行うデータ受信制御手段と、で構成することを特徴とするPSK信号のキャリア同期型復調装置。A carrier synchronous demodulator for a PSK signal that receives and demodulates a subcarrier PSK modulated signal superimposed in synchronization with a transmitted carrier signal,
Subcarrier detection means for detecting the subcarriers continuous for a predetermined period;
Phase change point detecting means for detecting a phase change point of the subcarrier after the detection of the subcarrier;
Data reception control for controlling reception of data in a predetermined format using a clock in the apparatus synchronized with the transmitted carrier signal as a starting point from the time point of detection of the phase change point as a synchronization start point for data reception And a carrier synchronous demodulator for a PSK signal.
受信したPSK信号を前記送出したキャリア信号に同期する装置内部のクロックに同期したPSK信号に変換するPSK同期化回路と、
前記PSK同期化回路から与えられる所定期間連続するサブキャリアの検出を行うサブキャリア検出回路と、
前記サブキャリアの検出後、そのサブキャリアの位相変化点を検出するスタートビット検出回路と、
前記位相変化点の検出時点をデータ受信のための同期開始点とし、その時点を起点に前記装置内部のクロックを用いて所定フォーマットの受信データサンプリングクロックを生成するサンプリング同期信号生成回路と、
前記サンプリング同期信号生成回路からのクロックを用いて受信したPSK信号を前記所定フォーマットのNRZ受信データとして出力するNRZ信号生成回路と、
前記サブキャリア検出回路によるサブキャリアの検出までの期間をSeekSubCarrier状態と、それ以降の前記スタートビット検出回路によるサブキャリアの位相変化点検出までの期間をSubCarrierFIND状態と、それ以降のデータ受信期間をNRZStart状態とし、前記各状態間の遷移を制御するステート制御回路と、で構成することを特徴とするPSK信号のキャリア同期型復調装置。A carrier synchronous demodulator for a PSK signal that receives and demodulates a subcarrier PSK modulated signal superimposed in synchronization with a transmitted carrier signal,
A PSK synchronization circuit that converts a received PSK signal into a PSK signal synchronized with a clock inside the device that is synchronized with the transmitted carrier signal;
A subcarrier detection circuit for detecting subcarriers continuous for a predetermined period given from the PSK synchronization circuit;
A start bit detection circuit for detecting a phase change point of the subcarrier after the detection of the subcarrier;
A sampling synchronization signal generation circuit that uses the detection time of the phase change point as a synchronization start point for data reception, and generates a reception data sampling clock of a predetermined format using a clock inside the device from that time as a starting point;
An NRZ signal generation circuit that outputs a PSK signal received using a clock from the sampling synchronization signal generation circuit as NRZ reception data of the predetermined format;
The period until the subcarrier detection by the subcarrier detection circuit is the SeekSubCarrier state, the period until the subcarrier phase change point detection by the start bit detection circuit is the SubCarrierFIND state, and the subsequent data reception period is the NRZStart A carrier synchronous demodulator for a PSK signal, comprising: a state control circuit configured to control a transition between the states.
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